Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ, có hai loại cơ bản: - Loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân máy nén).
- Loại cực từ quay (các cực từ được lắp trên rotor và cùng quay với rotor, cấp điện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén).
Nguyên lý hoạt động.
Khi ly hợp mở, cuộn dây stator được cấp điện. Stator trở thành nam châm điện và hút chốt trung tâm, quay máy nén cùng với puly.
22 Hình 2. 28: Ly hợp từ ON.
Khi ly hợp từ tắt, cuộn dây stator không được cấp điện. Bộ phận chốt khơng bị hút làm puli quay trơn.
Hình 2. 29: Ly hợp từ OFF.
Hệ thống ly hợp hoạt động theo chu kỳ sẽ ngắt máy nén và bật tắt hệ thống khi nhiệt độ hoặc áp suất giàn lạnh hạ ở dưới điểm đóng băng. Máy nén của hệ thống điều hịa khơng khí được dẫn động bằng dây đai từ động cơ thơng qua ly hợp từ trường. Dịng điện đưa đến kích hoạt ly hợp khi hệ thống được bật. Dòng điện đi tới ly hợp khi bật công tắc A/C.
Một số hệ thống sử dụng công tắc điều khiển bằng nhiệt độ gắn trong luồng khí từ giàn lạnh thổi ra, cơng tắc này cũng gọi là công tắc làm tan băng, được thiết kế để ngắt mạch và cắt dòng điện đến ly hợp khi nhiệt độ hạ dưới 32oF(00C), và đóng mạch khi nhiệt độ lên khoảng 50C (100oF).
Áp suất và nhiệt độ có mối quan hệ khăng khít với nhau, chúng sẽ cùng tăng hay cùng hạ thấp với nhau. Khi công tắc áp suất cảm nhận được áp suất thấp dưới điểm áp suất ấn định (0.03 – 0.05 Mpa) thì cơng tắc này sẽ ngắt không vận hành máy nén, và công tắc áp suất sẽ đóng trở lại khi áp suất tăng lên khoảng 2.74 Mpa.
23 Nếu giàn nóng khơng được thơng hơi bình thường hoặc độ lạnh vượt quá mức độ cho phép, thì áp suất ở phía có áp suất cao của giàn nóng và bình chứa. Máy hút ẩm áp suất sẽ trở nên cao bất thường tạo nên sự nguy hiểm cho đường ống dẫn. Để ngăn không cho hiện tượng này xảy ra nếu áp suất ở phía áp suất cao tăng lên khoảng từ 3,43 Mpa đến 4,14 Mpa thì van giảm áp mở để giảm áp suất.
2.5.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).
Chức năng.
Giàn nóng (giàn ngưng) làm mát mơi chất ở thể khí có áp suất và nhiệt độ cao bị nén bởi máy nén và chuyển nó thành mơi chất ở trạng thái và nhiệt độ áp suất cao ( phần lớn môi chất ở trạng thái lỏng và có lẫn một số ít trạng thái khí).
Hình 2. 30: Giàn nóng. Cấu tạo. Cấu tạo.
Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nối tiếp nhau, xun qua vơ số cánh tản nhiệt mỏng. Các cánh tỏa nhiệt bám sát quanh ống kim loại. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa và khơng gian chiếm chỗ là tối thiểu.
24 Hình 2. 31: Cấu tạo giàn nóng.
1. Giàn nóng. 6. Mơi chất giàn nóng ra.
2. Cửa vào. 7. Khơng khí lạnh.
3. Khí nóng. 8. Quạt giàn nóng.
4. Đầu từ máy nén đến. 9. Ống dẫn chữ U.
5. Cửa ra. 10. Cánh tản nhiệt.
Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, phía trước thùng nước tỏa nhiệt của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng khơng khí mát thổi xun qua do đang lao tới và do quạt gió tạo ra.
Nguyên lý hoạt động.
Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào. Hơi mơi chất lạnh nóng chui vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dịng hơi này tiếp tục lưu thơng trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí mơi chất truyền qua các cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Q trình trao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong khơng khí. Lượng nhiệt được tách ra khỏi mơi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môi chất thể lỏng thành thể hơi.
Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này chảy thoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bầu lọc (hút ẩm). Giàn nóng chỉ được làm
25 mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng tụ vẫn cịn ga mơi chất nóng, một phần ba phía dưới chứa mơi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã được ngưng tụ.
Ngày nay trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay cịn gọi là giàn nóng tích hợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh trong một số chu trình.
Hình 2. 32: Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp).
Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, mơi chất lỏng được tích lũy trong bộ chia hơi lỏng, nên khơng cần bình chứa hoặc lọc ga. Mơi chất được làm mát tốt ở vùng làm mát trước làm tăng năng suất lạnh.
2.5.4. Bình lọc/ bộ hút ẩm
Chức năng.
Bình lọc là một thiết bị để chứa mơi chất được hóa lỏng tạm thời bởi giàn nóng và cung cấp một lượng mơi chất theo yêu cầu tới giàn lạnh. Bộ hút ẩm có chứa chất hút ẩm và lưới lọc dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi ẩm trong chu trình làm lạnh.
Nếu có hơi ẩm trong chu trình làm lạnh thì các chi tiết đó sẽ bị mài mịn hoặc đóng băng bên trong van giãn nở dẫn đến bị tắc nghẽn.
Cấu tạo.
Bình lọc (hút ẩm) mơi chất lạnh là một bình kim loại bên trong có lưới lọc (2) và chất khử ẩm (3). Chất khử ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong mơi chất lạnh. Bên trong bầu lọc/hút ẩm, chất khử ẩm được đặt giữa hai lớp lưới lọc hoặc được chứa trong một túi khử ẩm riêng. Túi khử ẩm được đặt cố định hay đặt tự do trong bầu lọc. Khả
26 năng hút ẩm của chất này tùy thuộc vào thể tích và loại chất hút ẩm cũng như tuỳ thuộc vào nhiệt độ.
Phía trên bình lọc (hút ẩm) có gắn cửa sổ kính (6) để theo dõi dịng chảy của mơi chất, cửa này còn được gọi là mắt ga. Bên trong bầu lọc, ống tiếp nhận môi chất lạnh được lắp đặt bố trí tận phía đáy bầu lọc nhằm tiếp nhận được 100% môi chất thể lỏng cung cấp cho van giãn nở.
Hình 2. 33: Sơ đồ cấu tạo của bình lọc.
1. Cửa vào 4. Ống tiếp nhận 2. Lưới lọc 5. Cửa ra
3. Chất khử ẩm 6. Kính quan sát
Nguyên lý hoạt động.
Môi chất lạnh, thể lỏng, chảy từ bộ ngưng tụ vào lỗ (1) bình lọc (hút ẩm), xuyên qua lớp lưới lọc (2) và bộ khử ẩm (3). Chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp sửa chữa hoặc do hút chân khơng không đạt yêu cầu. Nếu môi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm thì các van trong hệ thống cũng như máy nén sẽ chóng bị hỏng.
Sau khi được tinh khiết và hút ẩm, môi chất lỏng chui vào ống tiếp nhận (4) và thoát ra cửa (5) theo ống dẫn đến van giãn nở.
Môi chất lạnh R-12 và môi chất lạnh R-134a dùng chất hút ẩm loại khác nhau. Ống tiếp nhận mơi chất lạnh được bố trí phía trên bình tích luỹ. Một lưới lọc tinh có cơng dụng ngăn
27 chặn tạp chất lưu thơng trong hệ thống. Bên trong lưới lọc có lỗ thơng nhỏ cho phép một ít dầu nhờn trở về máy nén.
Kính quan sát là lỗ để kiểm tra được sử dụng để quan sát mơi chất tuần hồn trong chu trình làm lạnh cũng như để kiểm tra lượng mơi chất.
Có hai loại kính kiểm tra: Một loại được lắp ở đầu ra của bình chứa và loại kia được lắp ở giữa bình chứa và van giãn nở.
2.5.5. Van tiết lưu hay van giãn nở.
Chức năng.
Sau khi qua bình chứa tách ẩm, mơi chất lỏng có nhiệt độ thấp, áp suất cao được phun ra từ lỗ tiết lưu. Kết quả làm môi chất giãn nở nhanh và biến mơi chất thành hơi sương có áp suất thấp và nhiệt độ thấp.
Van tiết lưu điều chỉnh được lượng môi chất cấp cho giàn lạnh theo tải nhiệt một cách tự động.
Cấu tạo.
Hình 2. 34: Van tiết lưu dạng hộp.
Van tiết lưu kiểu hộp gồm thanh cảm ứng nhiệt, phần cảm ứng nhiệt được thiết kế để tiếp xúc trực tiếp với môi chất.
Thanh cảm ứng nhiệt nhận biết nhiệt độ của môi chất (tải nhiệt) tại cửa ra của giàn lạnh và truyền đến hơi chắn trên màn. Lưu lượng của môi chất được điều chỉnh khi kim van di chuyển. Điều này xảy ra khi có sự chênh lệch áp suất trên màn thay đổi, giãn ra hoặc co lại do nhiệt độ và tác dụng của lò xo.
28 Nguyên lý hoạt động.
Khi tải nhiệt tăng, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh tăng. Điều này làm nhiệt truyền đến hơi chắn trên màn tăng, vì thế hơi chắn đó dãn ra. Màn chắn di chuyển sang phía bên trái, làm thanh cảm biến nhiệt độ và đầu của kim van nén lò xo. Lỗ tiết lưu mở ra cho một lượng lớn môi chất vào trong giàn lạnh. Điều này làm tăng lưu lượng mơi chất tuần hồn trong hệ thống lạnh, bằng cách đó làm tăng khả năng làm lạnh cho hệ thống.
Hình 2. 35: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao).
Khi tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh giảm. Điều đó làm cho nhiệt truyền đến hơi chắn trên màn giảm nên hơi môi chất co lại. Màng di chuyển về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sang phía phải bởi lị xo. Lỗ tiết lưu đóng bớt lại, nên lưu lượng môi chất tuần hồn trong hệ thống giảm, bằng cách đó làm giảm mức độ lạnh của hệ thống.
29
2.5.6. Bộ bốc hơi (Giàn lạnh).
Chức năng.
Giàn lạnh làm bay hơi môi chất ở dạng sương sau khi qua van giãn nở có nhiệt độ và áp suất thấp, và làm lạnh khơng khí ở xung quanh nó.
Phân loại.
Giàn lạnh làm bay hơi hỗn hợp lỏng khí (dạng sương) có nhiệt độ thấp, áp suất được cung cấp từ van tiết lưu. Do đó làm lạnh khơng khí xung quanh giàn lạnh. Có hai loại giàn lạnh.
Hình 2. 37: Các loại giàn lạnh. Cấu tạo. Cấu tạo.
Bộ bốc hơi (giàn lạnh) được cấu tạo bằng một ống kim loại (5) dài uốn cong chữ chi xuyên qua vô số các lá mỏng hút nhiệt, các lá mỏng hút nhiệt được bám sát tiếp xúc hoàn tồn quanh ống dẫn mơi chất lạnh. Cửa vào của mơi chất bố trí bên dưới và cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi. Với kiểu thiết kế này, bộ bốc hơi có được diện tích hấp thu nhiệt tối đa trong lúc thể tích của nó được thu gọn tối thiểu.
Trong xe ô tô bộ bốc hơi được bố trí dưới bảng đồng hồ. Một quạt điện kiểu lồng sóc thổi một số lượng lớn khơng khí xun qua bộ này đưa khí mát vào cabin ơ tơ.
30 Hình 2. 38: Cấu tạo của giàn lạnh.
Nguyên lý làm việc.
Trong quá trình hoạt động, bên trong bộ bốc (giàn lạnh) hơi xảy ra hiện tượng sôi và bốc hơi của mơi chất lạnh. Quạt gió sẽ thổi luồng khơng khí qua giàn lạnh, khối khơng khí đó được làm mát và được đưa vào trong xe. Trong thiết kế chế tạo, một số yếu tố kỹ thuật sau đây quyết định năng suất của bộ bốc hơi:
- Đường kính và chiều dài ống dẫn môi chất lạnh.
- Số lượng và kích thước các lá mỏng bám quanh ống kim loại. - Số lượng các đoạn uốn cong của ống kim loại.
- Khối lượng và lưu lượng khơng khí thổi xun qua bộ bốc hơi. - Tốc độ của quạt gió.
Bộ bốc hơi hay giàn lạnh cịn có chức năng hút ẩm, chất ẩm sẽ ngưng tụ thành nước và được hứng đưa ra bên ngồi ơ tơ nhờ ống xả bố trí dưới giàn lạnh. Đặc tính hút ẩm này giúp cho khối khơng khí mát trong cabin được tinh chế và khơ ráo.
Tóm lại, nhờ hoạt động của van giãn nở hay của ống tiết lưu, lưu lượng môi chất phun vào bộ bốc hơi được điều tiết để có được độ mát lạnh thích ứng với mọi chế độ tải của hệ thống điện lạnh. Trong công tác tiết lưu này, nếu lượng môi chất chảy vào bộ bốc hơi quá lớn, nó sẽ bị tràn ngập, hậu quả là độ lạnh kém vì áp suất và nhiệt độ trong bộ bốc hơi cao. Môi chất không thể sơi cũng như khơng bốc hơi hồn tồn được, tình trạng này có thể gây
31 hỏng hóc cho máy nén. Ngược lại, nếu mơi chất lạnh lỏng nạp vào không đủ, độ lạnh sẽ rất kém do lượng môi chất ít sẽ bốc hơi rất nhanh khi chưa kịp chạy qua khắp bộ bốc hơi.
2.6. Một số bộ phận khác.
2.6.1. Cửa sổ kính (mắt ga).
Hình 2. 39: Hình dạng của cửa sổ kính.
Cấu tạo của kính xem ga bao gồm phần thân hình trụ trịn, phía trên có lắp một kính trịn có khả năng chịu áp lực tốt và trong suốt để quan sát lỏng. Kính được áp chặt lên phía trên nhờ một lị xo đặt bên trong. Trên đường ống cấp mơi chất của hệ thống lạnh có lắp đặt kính xem ga, mục đích là báo hiệu lưu lượng lỏng và chất lượng của nó một cách định tính. Cụ thể như sau:
- Báo hiệu lượng ga chảy qua đường ống có đủ khơng. Trong trường hợp lỏng chảy điền đầy đường ống, hầu như không nhận thấy sự chuyển động của dịng mơi chất lỏng, ngược lại nếu thiếu môi chất, trên mắt kính sẽ thấy sủi bọt. Khi thiếu ga trầm trọng trên mắt kính sẽ có các vệt dầu chảy qua hình gợn sóng.
- Báo hiệu độ ẩm của mơi chất. Khi trong mơi chất lỏng có lẫn ẩm thì màu sắc của nó bị biến đổi. Màu xanh: Khơ; Màu vàng: Có lọt ẩm cần thận trọng; Màu nâu: Lọt ẩm nhiều, cần xử lý. Để tiện so sánh, trên vịng trịn chu vi của mắt kính người ta có in sẵn các màu đặc trưng để có thể kiểm tra và so sánh.
- Ngoài ra khi trong mơi chất lỏng có lẫn các tạp chất cũng có thể nhận biết qua mắt kính. trong trường hợp các hạt hút ẩm bị hỏng, xỉ hàn trên đường ống.
32 Có hai loại kính kiểm tra: Một loại được lắp ở đầu ra của bình chứa và loại kia được lắp ở giữa bình chứa và van giãn nở.
Hình 2. 40: Trạng thái mơi chất qua cửa sổ kính.
2.6.2.Quạt dàn nóng.
Quạt giải nhiệt giàn nóng có cơng dụng thổi luồng khí mát xuyên qua bộ ngưng tụ (giàn nóng) để giải nhiệt bộ này, hoặc thổi một khối lượng lớn khơng khí xun qua bộ bốc hơi (giàn lạnh) để truyền nhiệt cho bộ này.
Trong hệ thống điện lạnh ơ tơ có hai loại hệ thống quạt được sử dụng:
- Loại máy quạt có cánh thơng thường được gắn trước bộ ngưng tụ để thổi gió tản nhiệt cho bộ này.
Hình 2. 41: Các loại quạt.
2.6.3. Quạt lồng sóc.
- Quạt lồng sóc hút khơng khí nóng trong cabin xe hoặc từ ngồi xe vào, thổi xuyên qua giàn lạnh, trao nhiệt cho bộ này và đưa khơng khí mát, khơ trở lại cabin ơ tô.
33 - Trên hầu hết các loại ô tô du lịch, đều trang bị hai quạt tản nhiệt, một quạt giải nhiệt giàn nóng, quạt cịn lại giải nhiệt két nước. Vận tốc của hai quạt này thay đổi tùy theo nhiệt độ của nước làm mát.
- Loại quạt lồng sóc: Được lắp trong vỏ bộ bốc hơi. Quạt lồng sóc là một ống được chế tạo bằng thép lá hoặc bằng chất dẻo có nhiều cánh xếp nghiêng song song.
Khi hoạt động không phát ra tiếng ồn như loại cánh, năng suất hút và đẩy khơng khí khá tốt. Quạt lồng sóc được điều khiển hoạt động với nhiều vận tốc khác nhau nhờ bộ điện trở lắp ráp trong mạch điện điều khiển.